Michale Phelps đã giành năm HC vàng và một HC bạc tại Olympic 2016, trong đó có hai HC vàng, một HC bạc nội dung cá nhân, 3 HC vàng nội dung đồng đội. Kình ngư người Mỹ một lần nữa khẳng định vị trí VĐV giàu thành tích nhất lịch sử Thế vận hội, với 28 tấm huy chương (23 vàng, 3 bạc, 2 đồng). Phelps cũng đang giữ kỷ lục giành nhiều HC vàng Olympic nói chung, HC vàng Olympic cá nhân và tổng số huy chương ở các nội dung cá nhân. Thành tích của Phelps tại Olympic 2016 được xem là sự trở lại ngoạn mục sau khi anh nói lời giải nghệ ở Olympic 2012. Phelps đã trải qua một thời gian vô cùng khó khăn, tăng cân, scandal liên quan tới cuộc sống riêng tư. Tuy nhiên, quyết định trở lại đường đua xanh đã giúp anh lấy lại thăng bằng trong cuộc sống và có một gia đình hạnh phúc với con gái mới sinh. Phelps một lần nữa tuyên bố giải nghệ sau Olympic 2016.
Simone Biles được dự đoán sẽ giành trọn bộ 5 HC vàng ở các nội dung mà cô tham dự tại Olympic 2016. Chưa bao giờ môn thể dục lại chứng kiến một VĐV với những kỹ năng xuất sắc như Biles. Dù cô chỉ giành bốn HC vàng và một HC bạc trên thực tế, Biles vẫn xứng đáng với danh hiệu nữ hoàng thể dục dụng cụ. Mới 19 tuổi, Biles vẫn sẽ là "mỏ vàng" cho đoàn Mỹ, nếu duy trì phong độ hiện tại tới Olympic 2020.
Một ngôi sao 19 tuổi khác của đoàn Mỹ là nữ kình ngư Katie Ledecky. Ngôi sao của đường đua xanh giành ba HC vàng cá nhân, một HC vàng đồng đội và một HC bạc đồng đội trên đất Brazil. Thành tích này đánh dấu sự trưởng thành vượt bậc của Ledecky sau tấm HC vàng nội dung 800 mét tự do giành được ở Olympic 2012. Cô hứa hẹn là lá cờ đầu cho làng bơi Mỹ sau khi Michael Phelps giải nghệ.
"Quý bà thép" Katinka Hosszu gây chấn động Olympic khi giành tới ba HC vàng và một HC bạc đều ở các nội dung bơi cá nhân. Trong số này, VĐV người Hungary đã phá sâu kỷ lục nội dung bơi hỗn hợp 200 mét tới 2,7 giây. Điều gây kinh ngạc về Hosszu là cô mới giành được huy chương Olympic lần đầu ở giải năm nay, khi đã ở tuổi 27.
Usain Bolt là cái tên làm dậy sóng khán đài khi môn điền kinh thi đấu. Ngôi sao người Jamaica hoàn tất cú "hat-trick của hat-trick" khi giành HC vàng 100 mét, 200 mét và tiếp sức 4 x 100 mét ở kỳ Olympic thứ ba liên tiếp. Không chỉ đạt thành tích xuất chúng, sự thân thiện và hồn nhiên của Bolt trên đường đua căng thẳng khiến anh nhận sự hâm mộ từ các khán giả.
Màn trình diễn của Bolt khiến nữ đồng đội Elaine Thompson không nhận được nhiều sự chú ý. Dù vậy, Thompson vẫn góp phần khẳng định vị thế thống trị đường chạy ngắn của Jamaica khi giành cặp HC vàng 100 mét và 200 mét. Cô cũng suýt nữa hoàn tất cú hat-trick khi giúp Jamaica giành HC bạc chạy tiếp sức 4 x 100 mét. Ở tuổi 20, Thompson là ngôi sao chạy ngắn tiếp theo bước ra ánh sáng sau thời đại của Bolt.
Trong khi Bolt giành cú "hat-trick của hat-trick" thì VĐV Vương quốc Anh, Mohamed Farah đã giành "cú đúp của cú đúp" khi đoạt HC vàng nội dung chạy 5.000 mét và 10.000 mét, thành tích anh từng làm được trên sân nhà London 2012. Ngôi sao chạy đường dài gốc Somali này tuyên bố Olympic 2016 là lần cuối anh tham dự hai nội dung này trước khi chuyển sang thi đấu marathon.